Rechnersysteme at TU Darmstadt

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Was besagt Moores Law?

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Wofür steht SoC? Welche Grundidee steht dahinter? Aus Welchen Grundelementen ist dieses aufgebaut? Was sind Gründe für ein SoC?

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Was sind IP-Cores? Was ist ihre Aufgabe? In welche Unterkategorien lassen sie sich unterteilen?
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Wie wird im Microcontroller üblicherweise Peripherie adressiert? Was ist hierbei zu beachten?

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Welche Arten von Speicher sind auf einem SoC enthalten?

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Welche Arten von Peripherie existieren in SoCs? (Beispiele)

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Was ist Pin-Sharing? Wieso wird es genutzt?
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Was sind Gründe für das Verletzen des SoC-Prinzips bei modernen µC?

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Was ist der Unterschied zwischen Soft-/Hard Core?

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Wieso sind SoCs günstiger und zuverlässiger?

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Was ist der Sinn eines SoC-Kits? Wann werden diese genutzt?
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Was dominiert die Kosten bei der Herstellung von ASICs?

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Rechnersysteme

Was besagt Moores Law?
Anzahl der Transistoren auf einem Mikroprozessor verdoppelt sich alle 2 Jahre (Seit 50 Jahren gültig)

Rechnersysteme

Wofür steht SoC? Welche Grundidee steht dahinter? Aus Welchen Grundelementen ist dieses aufgebaut? Was sind Gründe für ein SoC?
System-on-Chip : Alle Komponenten des vollständigen Systems auf einem Chip. Grundelemente: -Prozessorkern -Speicher -Peripherie Gründe: -Zuverlässigkeit -Kosten

Rechnersysteme

Was sind IP-Cores? Was ist ihre Aufgabe? In welche Unterkategorien lassen sie sich unterteilen?
-IP = Intelectual Property = geistigen Eigentum -Beinhalten Information, wie eine bestimmte Aufgabe in HW zu lösen ist -Sollen Produktivität erhöhen ->spezifische Teilfunktion eines Systems soll realisiert werden ->Alle Komponenten von SOCs verfügbar -Unterscheidung zwischen Soft-Hard- und Macro/Core

Rechnersysteme

Wie wird im Microcontroller üblicherweise Peripherie adressiert? Was ist hierbei zu beachten?
-Memory Mapped IO -> Jede Peripheriekomponente belegt Teil des Adressraums Schreiben und Lesen von Registern -> Speicherzugriff auf die entsprechende Adresse -Vorsicht beim Daten-Cache! -> Lesezugriffe auf Statusregister dürfen nicht gecached werden

Rechnersysteme

Welche Arten von Speicher sind auf einem SoC enthalten?
-Laufzeitspeicher -> leicht zugreifbar/änderbar ( DRAM oder SRAM) -Programmspeicher -> nicht flüchtig (PROM, Flash-EPROM, MRAM, FRAM,…) -(evtl. Konfigurationsspeicher)

Rechnersysteme

Welche Arten von Peripherie existieren in SoCs? (Beispiele)
Einfach: Digitale EIn-/Ausgänge, Timer, PWM Mittel: UART, SPI, I2C, A/D-Wandler Komplex: USB, CAN, LIN, Display, Ethernet, Schrittmotor

Rechnersysteme

Was ist Pin-Sharing? Wieso wird es genutzt?
-Pins im Gehäuse des Chips sind sehr teuer -µC enthalten sehr viele Peripherieeinheiten ->mehrere Funktionen teilen sich einen Pin -> Programmierung von internen Registern legt Verwendung fest -> Problem: Nicht alle Kombinationen lassen sich nutzen

Rechnersysteme

Was sind Gründe für das Verletzen des SoC-Prinzips bei modernen µC?
-DRAM benötigt, allerdings nicht mit CMOS Prozess kompatibel -> DRAM als externer Baustein -Exotische Peripherie

Rechnersysteme

Was ist der Unterschied zwischen Soft-/Hard Core?
Hard Core : -Typischerweise als Netzliste von Technologieelementen -meistens vom Technologiehersteller geliefert ->Höchste Performance/Flächennutzung ->Schlecht simulierbar Soft-Core : -Spezifikation in HDL auf RTL -Umsetzung und Platzierung/Verdrahtung durch Werkzeuge -> schlechtere Performance/Flächennutzung ->Leicht in eigene Designs integrierbar -> leicht simulierbar

Rechnersysteme

Wieso sind SoCs günstiger und zuverlässiger?
höhere Zuverlässigkeit: -durch weniger Freiheitsgrade für den Systemdesigner -durch kleinere Bauform -durch weniger Kontakte niedrigere Kosten: -weniger Aufwand für den Systemdesigner -weniger Bauelemente im System -weniger Aufwand bei der Produktion

Rechnersysteme

Was ist der Sinn eines SoC-Kits? Wann werden diese genutzt?
Fertige µCs kommen nicht in Frage (Peripherie/Speicher oder Prozessor erfüllen nicht Bedürfnisse) -> Alternative : -SoC Kits (Do-it-yoursef SoC) -maßgefertigt nach Bedürfnissen -SoC aus Vorgefertigten Komponenten zusammenstellen

Rechnersysteme

Was dominiert die Kosten bei der Herstellung von ASICs?
-NRE (Non Recurring Expenses) -Wesentlicher Faktor : Maskensätze (~1,35M$...~7,5M$) -> Nur lohnenswert bei hohen Stückzahlen

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